DE3820913A1 - METHOD FOR SMOKING WOOD FOR PRODUCING CHARCOAL - Google Patents

METHOD FOR SMOKING WOOD FOR PRODUCING CHARCOAL

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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahlen zum Schwelen von Holz im Wanderbett in einem von heißem Spülgas durchströmten Schachtreaktor zum Erzeugen von Holzkohle.The invention relates to polishing for smoldering wood in the moving bed in a hot purging gas Shaft reactor for the production of charcoal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwelung wirtschaftlich und möglichst umweltschonend durchzuführen. Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß man am oberen Ende des Schachtreaktors ein Schwelgase und Schweldämpfe enthaltendes Abgas abzieht und direkt in eine Brennkammer leitet, daß man in einem ersten Abschnitt der Brennkammer das Abgas mit Luft in unterstöchiometrischem bis stöchiometrischem Verhältnis bei Temperaturen von 800 bis 1250°C verbrennt, aus dem ersten Abschnitt einen Teil des Verbrennungsgases abzieht, auf Temperaturen von etwa 450 bis 900°C kühlt und als Spülgas in den Schachtreaktor leitet, und daß man in einem zweiten Abschnitt der Brennkammer unter Luftzufuhr in überstöchiometrischer Menge das Abgas vollständig verbrennt. Das aus dem Schachtreaktor oben abgezogene Abgas wird ohne Kühlung und unter Vermeidung der Kondensatbildung in die Brennkammer geleitet.The invention has for its object the smoldering to be carried out economically and as environmentally friendly as possible. According to the invention this is achieved in that a smoldering gas and upper end of the shaft reactor Exhaust gas containing sulfur vapors withdraws and directly into a Combustion chamber directs that in a first section of the Combustion chamber the exhaust gas with air in substoichiometric to stoichiometric ratio at temperatures of 800 burns to 1250 ° C, part of the first section of the combustion gas to temperatures of about Cools 450 to 900 ° C and as a purge gas in the shaft reactor and that in a second section of the Combustion chamber with air supply in superstoichiometric Amount the exhaust gas burns completely. That from the Chimney reactor exhaust gas is extracted without cooling and avoiding the formation of condensate in the combustion chamber headed.

Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert.Design options for the process are provided with Help explained in the drawing.

Das zu schwelende stückige Holz, das einen Feuchtigkeitsgehalt von üblicherweise 15 bis 30 Gew.-% und darüber aufweist, kommt aus dem Vorratsbunker (1) und gelangt durch die Leitung (2) in den Schachtreaktor (3), der nachfolgend auch als Schwelreaktor bezeichnet wird. Im Reaktor bildet das Holz eine Schüttung oder ein Wanderbett, das sich langsam nach unten bewegt. Die Schwelung erfolgt im direkten Kontakt mit heißen Spülgasen, die aus der Leitung (4) kommen und mit Temperaturen von 450 bis 900°C etwa in den mittleren Bereich des Reaktors eingeleitet werden. Beim Aufwärtsströmen der Spülgase wird das Holz geschwelt und im obersten Bereich des Reaktors getrocknet. Das entstehende Abgas, bestehend aus Spülgas, Schwelgas und Schweldämpfen, zieht man am oberen Ende des Reaktors (3) durch die Leitung (6) ab und leitet die Abgase in eine Brennkammer (7). Zur Verhinderung von Kondensation in der Leitung (6) kann es zweckmäßig sein, einen Teilstrom der heißen Spülgase durch die Leitung (5) zuzugeben.The lumpy to smoldering wood having a moisture content of usually 15 to 30 wt .-%, and having about comes from the storage hopper (1) and passes through the conduit (2) into the shaft reactor (3), which also referred to as retorting becomes. In the reactor, the wood forms a bed or a moving bed that slowly moves downwards. The smoldering takes place in direct contact with hot flushing gases which come out of the line ( 4 ) and are introduced at temperatures of 450 to 900 ° C approximately in the central area of the reactor. When the purge gases flow upwards, the wood is smoldered and dried in the top area of the reactor. The resulting exhaust gas, consisting of purge gas, carbonization gas and carbonization vapors, is drawn off at the upper end of the reactor ( 3 ) through line ( 6 ) and the exhaust gases are passed into a combustion chamber ( 7 ). To prevent condensation in line ( 6 ), it may be expedient to add a partial flow of the hot purge gases through line ( 5 ).

Die Brennkammer (7) weist zwei Abschnitte auf, in welcher unterschiedliche Verbrennungsbedingungen herrschen. Dem ersten Abschnitt (7 a) führt man durch die Leitung (8) Luft im unterstöchiometrischem bis gerade stöchiometrischem Verhältnis zu, so daß dort die Oxidation der brennbaren Bestandteile nicht vollständig erfolgt und möglichst kein oder kaum freier Sauerstoff in den Verbrennungsgasen enthalten ist. Falls erforderlich, z.B. beim Anfahren, wird durch die Leitung (10) Zusatzbrennstoff herangeführt.The combustion chamber ( 7 ) has two sections in which different combustion conditions prevail. The first section ( 7 a ) is fed through line ( 8 ) to air in a substoichiometric to just stoichiometric ratio, so that there the oxidation of the combustible components does not take place completely and there is little or no free oxygen in the combustion gases. If necessary, for example when starting up, additional fuel is supplied through line ( 10 ).

Aus dem ersten Abschnitt (7 a) der Brennkammer zieht man durch die Leitung (11) den für die Schwelung im Reaktor (3) benötigten Teil der Verbrennungsgase mit Temperaturen im Bereich von 800 bis 1250°C ab. Diese Verbrennungsgase kann man je nach gewünschter Temperatur durch einen Einspritzkühler (12) leiten, dem man durch die Leitung (13) Wasser aufgibt. Neben Frischwasser kann hier auch im Verfahren anfallendes Abwasser verwendet werden. From the first section ( 7 a ) of the combustion chamber, the part of the combustion gases required for the smoldering in the reactor ( 3 ) with temperatures in the range from 800 to 1250 ° C. is drawn off through line ( 11 ). Depending on the desired temperature, these combustion gases can be passed through an injection cooler ( 12 ), to which water is added through line ( 13 ). In addition to fresh water, wastewater accumulated in the process can also be used here.

Je nach der gewünschten Wärmenutzung können die heißen Verbrennungsgase der Leitung (11) auch indirekt durch Vorwärmung der Verbrennungsluft der Leitungen (8) und (9) auf die für die Schwelung erforderliche Temperatur gekühlt werden.Depending on the desired use of heat, the hot combustion gases of line ( 11 ) can also be cooled indirectly to the temperature required for the smoldering by preheating the combustion air of lines ( 8 ) and ( 9 ).

Das gekühlte Verbrennungsgas, das einen Wasserdampfgehalt von 40 bis 60 Vol.-% und je nach Einzelfall eine Temperatur im Bereich von 450 bis 900°C aufweist, führt man in der Leitung (4) dem Schwelreaktor (3) als Spülgas zu.The cooled combustion gas, which has a water vapor content of 40 to 60% by volume and, depending on the individual case, a temperature in the range from 450 to 900 ° C., is fed in line ( 4 ) to the carbonization reactor ( 3 ) as a flushing gas.

In der Brennkammer (7) gelangen die restlichen Gase in den zweiten Abschnitt (7 b) und werden dort mit Luft aus der Leitung (9) vollständig, d.h. mit Sauerstoff-Überschuß, verbrannt. Auf diese Weise werden störende Bestandteile weitgehend beseitigt. Die Verbrennungsgase können deshalb üblicherweise ohne weitere Behandlung in der Leitung (15) abgezogen und durch den Kamin (16) in die Atmosphäre geleitet werden. Es ist möglicherweise auch zweckmäßig, die Verbrennungsluft der Leitungen (8) und (9) durch indirekten Wärmeaustausch mit den Abgasen der Leitung (15) vorzuwärmen, was in der Zeichnung aber nicht berücksichtigt wurde.In the combustion chamber ( 7 ), the remaining gases reach the second section ( 7 b ) and are burned there completely with air from line ( 9 ), ie with excess oxygen. In this way, disruptive components are largely eliminated. The combustion gases can therefore usually be drawn off in line ( 15 ) without further treatment and passed through the chimney ( 16 ) into the atmosphere. It may also be expedient to preheat the combustion air of lines ( 8 ) and ( 9 ) by indirect heat exchange with the exhaust gases of line ( 15 ), but this was not taken into account in the drawing.

Die im Schwelreaktor (3) erzeugte Holzkohle wird im unteren Abschnitt des Reaktors gekühlt. Hierzu dient Kühlgas, das man mit Temperaturen von etwa 30 bis 60°C in der Leitung (16) zuführt, das im Wanderbett des Reaktors (3) nach oben strömt, in der Leitung (17) abgezogen wird und im Kreislauf durch einen Naß-Gaskühler (18) und die Leitung (16) zurückgeführt wird. Das Kühlwasser kommt aus der Leitung (19) und verläßt den Kühler durch die Leitung (20). The charcoal produced in the smoldering reactor ( 3 ) is cooled in the lower section of the reactor. Cooling gas is used for this purpose, which is fed into the line ( 16 ) at temperatures of about 30 to 60 ° C., which flows upwards in the moving bed of the reactor ( 3 ), is drawn off in the line ( 17 ) and is circulated through a wet Gas cooler ( 18 ) and the line ( 16 ) is returned. The cooling water comes from line ( 19 ) and leaves the cooler through line ( 20 ).

Das Abwasser der Leitung (20) wird teilweise über einen Rückkühler (22) auf die erforderliche Temperatur von etwa 20 bis 40°C gebracht und im Kreislauf zurück zum Naß-Gaskühler (18) geführt. Frischwasser kommt aus der Leitung (23). Einen Teilstrom des feststoffhaltigen Abwassers kann man durch die Leitung (13) dem Einspritzkühler (12) aufgeben.The wastewater from line ( 20 ) is brought to the required temperature of about 20 to 40 ° C. in part via a recooler ( 22 ) and is recycled to the wet gas cooler ( 18 ). Fresh water comes from the line ( 23 ). A partial flow of the waste water containing solids can be passed through the line ( 13 ) to the desuperheater ( 12 ).

Beispiel 1example 1

In einer der Zeichnung entsprechenden Verfahrensführung wird stückiges Eukalyptus-Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15 Gew.-% geschwelt und zu Holzkohle mit durchschnittlich 92% fixem Kohlenstoffanteil umgewandelt. Die maximale Temperatur im Schwelreaktor (3) beträgt 650°C.In a procedure corresponding to the drawing, lumpy eucalyptus wood with a moisture content of 15% by weight is smoldered and converted to charcoal with an average of 92% fixed carbon. The maximum temperature in the smoldering reactor ( 3 ) is 650 ° C.

Die nachfolgenden Angaben beziehen sich auf 1 kg Holztrockensubstanz im Holzeinsatz. Dem Reaktor (3) werden durch die Leitung (4) 0,75 Nm3 (Nm3 = m3 im Normzustand) an heißem Spülgas mit 680°C zugeführt. Das Abgas, das mit maximal 140°C den Reaktor (3) verläßt, wird durch Zumischen von 0,12 Nm3 heißem Spülgas aus der Leitung (5) auf 180°C erhitzt. In der Brennkammer liegen die Temperaturen bei 1120°C. Insgesamt werden in der Brennkammer 3 Nm3 Verbrennungsgase erzeugt. Im Einspritzkühler (12) werden 0,15 kg Abwasser verbraucht. Das Kühlgas der Leitung (16) hat eine Temperatur von 50°C und das abgezogene Gas der Leitung (17) eine Temperatur von 350°C. Die erzeugte Holzkohle wird in der Metallurgie als Reduktionsmittel eingesetzt. The following information refers to 1 kg of dry wood substance in the wood insert. The reactor ( 3 ) is fed through line ( 4 ) 0.75 Nm 3 (Nm 3 = m 3 in the normal state) of hot purging gas at 680 ° C. The exhaust gas, which leaves the reactor ( 3 ) at a maximum of 140 ° C., is heated to 180 ° C. by admixing 0.12 Nm 3 of hot flushing gas from line ( 5 ). The temperatures in the combustion chamber are around 1120 ° C. A total of 3 Nm 3 combustion gases are generated in the combustion chamber. 0.15 kg of waste water is consumed in the desuperheater ( 12 ). The cooling gas of line ( 16 ) has a temperature of 50 ° C and the withdrawn gas of line ( 17 ) has a temperature of 350 ° C. The charcoal produced is used as a reducing agent in metallurgy.

Beispiel 2Example 2

Ebenfalls in einer der Zeichnung entsprechenden Verfahrensführung wird stückiges Eichenholz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 Gew.-% bei einer Temperatur von maximal 430°C geschwelt und dabei eine Holzkohle mit durchschnittlich 82% fixem Kohlenstoffanteil erzeugt. Die Holzkohle kann beispielsweise zum Grillen verwendet werden.Also in one corresponding to the drawing Process control becomes lumpy oak wood with a Moisture content of 20% by weight at a temperature of maxed 430 ° C and a charcoal generated an average of 82% fixed carbon. The Charcoal can be used for grilling, for example.

Die Verbrennungstemperaturen liegen in der Brennkammer bei 935°C. Die nachfolgenden Angaben beziehen sich wiederum auf 1 kg Holztrockensubstanz im Holzeinsatz. In der Brennkammer werden Verbrennungsgase in einer Gesamtmenge von 3,8 Nm3 erzeugt, ein Teilstrom von 1,3 Nm3 wird dem Reaktor (3) als heißes Spülgas mit einer Temperatur von 480°C zugeführt. Das Spülgas war zuvor im Einspritzkühler (12) mit 0,23 kg Abwasser aus dem Gas-Kühlkreislauf gekühlt worden. Das Abgas verläßt den Reaktor (3) mit einer Temperatur von etwa 120°C und wird durch Zumischen von 0,24 Nm3 heißem Spülgas aus der Leitung (5) auf 180°C erhitzt. Die Temperatur in der Leitung (16) beträgt 40°C und in der Leitung (17) 250°C.The combustion temperatures in the combustion chamber are 935 ° C. The following information in turn relates to 1 kg of dry wood substance in the wood insert. A total of 3.8 Nm 3 of combustion gases are generated in the combustion chamber, and a partial flow of 1.3 Nm 3 is fed to the reactor ( 3 ) as a hot flushing gas at a temperature of 480 ° C. The purge gas had previously been cooled in the injection cooler ( 12 ) with 0.23 kg of waste water from the gas cooling circuit. The exhaust gas leaves the reactor ( 3 ) at a temperature of about 120 ° C and is heated to 180 ° C by admixing 0.24 Nm 3 of hot flushing gas from line ( 5 ). The temperature in line ( 16 ) is 40 ° C and in line ( 17 ) 250 ° C.

Claims (6)

1. Verfahren zum Schwelen von Holz im Wanderbett in einem von heißem Spülgas durchströmten Schachtreaktor, in den man das Holz oben aufgibt und aus dessen unterem Bereich man die Holzkohle abzieht, dadurch gekennzeichnet, daß man am oberen Ende des Schachtreaktors ein Schwelgase und Schweldämpfe enthaltendes Abgas abzieht und direkt in eine Brennkammer leitet, daß man in einem ersten Abschnitt der Brennkammer das Abgas mit Luft in unterstöchiometrischem bis stöchiometrischem Verhältnis bei Temperaturen von 800 bis 1250°C verbrennt, aus dem ersten Abschnitt einen Teil des Verbrennungsgases abzieht, auf Temperaturen von etwa 450 bis 900°C kühlt und als Spülgas in den Schachtreaktor leitet, und daß man in einem zweiten Abschnitt der Brennkammer unter Luftzufuhr in überstöchiometrischer Menge das Abgas vollständig verbrennt.1. A process for smoldering wood in a moving bed in a shaft reactor through which hot flushing gas flows, into which the wood is placed at the top and from whose lower region the charcoal is extracted, characterized in that an exhaust gas containing smoldering gases and sulfur fumes is present at the upper end of the shaft reactor withdraws and leads directly into a combustion chamber, that in a first section of the combustion chamber the exhaust gas is burned with air in a substoichiometric to stoichiometric ratio at temperatures of 800 to 1250 ° C, a part of the combustion gas is withdrawn from the first section to temperatures of about 450 cools to 900 ° C and passes as a purge gas in the shaft reactor, and that in a second section of the combustion chamber with air supply in excess of stoichiometric amount, the exhaust gas is completely burned. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Holzkohle im unteren Bereich des Schachtreaktors mit einem im Kreislauf geführten Kühlgas kühlt.2. The method according to claim 1, characterized in that one the charcoal in the lower part of the Shaft reactor with a circulating Cooling gas cools. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus dem ersten Abschnitt der Brennkammer abgezogene Verbrennungsgas durch Einspritzen von Wasser kühlt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized that you can do that from the first section extracted combustion gas from the combustion chamber Injecting water cools.   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des im Kreislauf geführten Kühlgases durch Einspritzen von Wasser in einem Naß-Gaskühler erfolgt und das aus dem Naß-Gaskühler abgezogene Wasser mindestens teilweise zum Kühlen des aus dem ersten Abschnitt der Brennkammer abgezogenen Verbrennungsgases verwendet wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized characterized in that the cooling of the circuit led cooling gas by injecting water into a wet gas cooler and that from the Wet gas cooler drained water at least partially for cooling the from the first section of the combustion chamber deducted combustion gas is used. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teilstrom des Spülgases dem aus dem Schachtreaktor abgezogenen Abgas zumischt.5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that a partial stream of Purge gas the exhaust gas withdrawn from the shaft reactor mixes. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennungsluft durch indirekten Wärmeaustausch mit Verbrennungsgasen der Brennkammer erhitzt.6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the combustion air through indirect heat exchange with combustion gases the combustion chamber heated.
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